z/Architektura - z/Architecture

z / Architecture , zpočátku a stručně nazývá ESA Modal Extensions ( esame ), je IBM ‚s 64-bit komplexní instrukční sadu počítače (CISC) architekturu instrukční sady , realizovaný jeho sálových počítačů . IBM představila svůj první systém založený na architektuře z/Architecture, z900 , na konci roku 2000. Později systémy z/Architecture zahrnují IBM z800, z990, z890, System z9 , System z10 , zEnterprise 196 , zEnterprise 114 , zEC12 , zBC12 , z13 , z14 a z15 .

Architektura z/Architecture si zachovává zpětnou kompatibilitu s předchozí architekturou 32bitových/31bitových adres ESA/390 a jejích předchůdců až po 32bitové/24bitové adresování System/360 . Server IBM z13 je posledním serverem z Systems, který podporuje běh operačního systému v režimu architektury ESA/390. Touto změnou však nebudou ovlivněny všechny 24bitové a 31bitové aplikační programy problémových stavů původně napsané pro spuštění na architektuře ESA/390.

Každý adresní prostor z/OS , nazývaný 64bitový adresní prostor, má velikost 16 exabajtů .

Kódujte (nebo smíšené) mezery

Většina operačních systémů pro z/Architecture, včetně z/OS , obecně omezuje provádění kódu na první 2 GB (31 adresových bitů nebo 2 ³¹ adresovatelných bytů) každého virtuálního adresního prostoru z důvodu efektivity a kompatibility, a nikoli z důvodu architektonických limity. Implementace z/OS programovacího jazyka Java je výjimkou. Implementace virtuální paměti z/OS podporuje více 2 GB adresních prostorů, což umožňuje více než 2 GB souběžně rezidentního programového kódu. 64bitová verze Linuxu v systému IBM Z umožňuje spuštění kódu v rámci 64bitových rozsahů adres.

Mezery pouze pro data

Programátorům, kteří potřebují ukládat velké množství dat, obvykle stačí 64bitový adresní prostor.

Datové a hiperspace

Aplikace, které potřebují více než 16  exabajtového datového adresního prostoru, mohou využívat techniky rozšířené adresovatelnosti pomocí dalších adresních prostorů nebo mezer pouze pro data. Prostory pouze pro data, které jsou k dispozici pro uživatelské programy, se nazývají:

• Dataspaces (někdy označované jako „datové mezery“) a
• hiperspaces (prostor s vysokým výkonem).

Tyto prostory jsou podobné v tom, že oba jsou oblasti virtuálního úložiště, které může program vytvořit, a mohou mít až 2  gigabajty . Na rozdíl od adresního prostoru obsahuje datový prostor nebo hiperspace pouze uživatelská data; neobsahuje řídicí bloky systému ani společné prostory. Programový kód nelze spustit v datovém nebo hiperspace.

Datový prostor se liší od hiperspace v tom, že datové prostory jsou adresovatelné bajty, zatímco hiperspace jsou adresovatelné stránkami.

Rozšířené úložiště sálových počítačů IBM

Tradičně IBM Mainframe paměť byla byte adresovatelné . Tento druh paměti se nazývá „centrální úložiště“. Procesory IBM Mainframe po většinu 80. a 90. let podporovaly jiný druh paměti: rozšířené úložiště.

Rozšířené úložiště je adresovatelné na stránce 4KB. Když chce aplikace přistupovat k datům v rozšířeném úložišti, musí být nejprve přesunuta do centrálního úložiště. Podobně se přesun dat z centrálního úložiště do rozšířeného úložiště provádí v násobcích stránek 4KB. Přesun stránky byl zpočátku prováděn pomocí relativně drahých pokynů stránkováním kódu subsystému.

Režie přesunu jednotlivých a skupin stránek mezi centrálním a rozšířeným úložištěm byla snížena zavedením instrukce MVPG (Move Page) a schopností ADMF (Asynchronous Data Mover Facility).

Instrukce MVPG a ADMF jsou explicitně vyvolány - obecně middlewarem v z/OS nebo z/VM (a ACP?) - pro přístup k datům v rozšířeném úložišti. Některá použití jsou konkrétně:

• MVPG používá správa fondu vyrovnávacích pamětí VSAM Local Shared Resources (LSR) pro přístup k vyrovnávací paměti v hiperspace v rozšířeném úložišti.
• Jak MVPG, tak ADMF používá DB2 k přístupu k hiperpoolům. Hiperpooly jsou části fondu vyrovnávacích pamětí umístěného v hiperspace.
• Ukládání do mezipaměti VM Minidisk.

Do poloviny 90. let byly centrální a rozšířené úložiště fyzicky odlišnými oblastmi paměti na procesoru. Od poloviny 90. let byly centrální a rozšířené úložiště pouze možnostmi přiřazení pro základní paměť procesoru. Tyto volby byly provedeny na základě konkrétních očekávaných použití: Například pro funkci Hiperbatch je vyžadováno rozšířené úložiště (které používá instrukci MVPG k přístupu do svých hiperspaces).

Kromě výše uvedených případů hiperspace a paging existuje ještě další využití rozšířeného úložiště, včetně:

• Virtuální I/O (VIO) do rozšířeného úložiště, které ukládalo dočasné soubory dat v simulovaných zařízeních do rozšířeného úložiště. (Tato funkce byla nahrazena VIO v centrálním úložišti.)
• Ukládání do mezipaměti VM Minidisk.

z/OS odstranil podporu pro rozšířené úložiště. Veškerá paměť v z/OS je nyní Central Storage. z/VM 6.4 splňuje Prohlášení o směru k upuštění podpory pro veškeré použití rozšířeného úložiště.

MVPG a ADMF

MVPG

IBM popsala MVPG jako „přesune jednu stránku a centrální procesor nemůže provést žádné další pokyny, dokud nebude přesun stránky dokončen“.

Instrukce sálového počítače MVPG ( M o V e P a G e, opcode X'B254 ') byla porovnána s instrukcí MVCL ( M o V e C haracter L ong), přičemž obě mohou v hlavní paměti přesunout více než 256 bajtů pomocí jediné instrukce. Tyto pokyny nejsou v souladu s definicemi atomicity , přestože je lze použít jako jedinou instrukci v rámci dokumentovaného časování a nepřekrývajících se omezení.

Potřeba přesunout více než 256 bajtů v hlavní paměti byla historicky řešena softwarem (smyčky MVC), MVCL, který byl představen s oznámením System/370 v roce 1970 , a MVPG, patentovaný a oznámený společností IBM v roce 1989, každý z nich výhody.

ADMF

ADMF (Asynchronous Data Mover Facility), který byl zaveden v roce 1992, přesahuje možnosti instrukce MVPG (Move Page), která je omezena na jednu stránku, a může přesouvat skupiny stránek mezi centrálním a rozšířeným úložištěm.

Ke čtení nebo zápisu dat do nebo z hiperspace lze použít makro instrukci s názvem IOSADMF, která byla popsána jako API, které se vyhýbá „přímému používání ADMF na nízké úrovni“. Hiperspace jsou vytvářeny pomocí DSPSERV CREATE.

Pro zajištění opakovaného , IOSADMF se používá spolu s „formou seznamu“ a „Execute formu.“

z/Architektura operačních systémů

Z / VSE verze 4, z / TPF Verze 1 a z / VM verze 5 operační systémy , a podle všeho jejich nástupci vyžadují z / Architecture.

z/Architecture podporuje běh více souběžných operačních systémů a aplikací, i když používají různé velikosti adres. To umožňuje vývojářům softwaru zvolit velikost adresy, která je pro jejich aplikace a datové struktury nejvýhodnější.

Platform Solutions Inc. (PSI) dříve prodával servery na bázi Itanium , které byly kompatibilní s architekturou z/Architecture. IBM koupila PSI v červenci 2008 a systémy PSI již nejsou k dispozici. FLEX-ES , zPDT a emulátor Hercules také implementují z/Architecture. Sálové počítače Hitachi s novějšími verzemi operačního systému VOS3 implementují ESA/390 plus jedinečné CPU instrukce Hitachi, včetně několika 64bitových instrukcí. Zatímco Hitachi se pravděpodobně inspirovalo architekturou z/Architecture a formálně spolupracovalo s IBM na procesorech z900-G2/z800 představených v roce 2002, stroje Hitachi nejsou kompatibilní s architekturou z/Architecture.

7. července 2009 společnost IBM u příležitosti oznámení nové verze jednoho ze svých operačních systémů implicitně uvedla, že existuje Architecture Level Set 4 ( ALS 4 ) a je implementována na System z10 a dalších počítačích. ALS 4 je také v LOADxx specifikován jako ARCHLVL 3 , zatímco dřívější z900, z800, z990, z890, System z9 specifikoval ARCHLVL 2. Dřívější oznámení System z10 jednoduše specifikovala, že implementuje z/Architecture s některými doplňky: 50+ nový stroj pokyny, 1 MB rámce stránky a hardwarová jednotka s desetinnou čárkou (HDFU).

Poznámky

Reference

Další čtení

• Preshing na programování - atomové vs. neatomické operace
• Principy počítačového designu - Atomicita